JP5918615B2 - Ｌｅｄドライバ装置、ｌｅｄ照明装置、及び、テレビジョン受像機 - Google Patents

Ｌｅｄドライバ装置、ｌｅｄ照明装置、及び、テレビジョン受像機 Download PDF

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Description

本発明は、ＬＥＤを駆動するＬＥＤドライバ装置に関する。また、ＬＥＤドライバ装置を備えたＬＥＤ照明装置、及び、テレビジョン受像機に関する。
近年、省エネルギーの観点から、低消費電力で動作する照明装置が求められてきており、これに伴って、光源が白熱電球及び蛍光灯などから、ＬＥＤに代表される低消費電力で動作する光源に置き換えられた照明装置が開発されてきている。
このような、ＬＥＤを光源に用いた照明装置（ＬＥＤ照明装置）を駆動するＬＥＤドライバ装置は、ＬＥＤを駆動するためのＬＥＤドライバ回路を備えている。なお、ＬＥＤドライバ回路の駆動方式としては、例えば、アナログリニア方式、及びスイッチング方式などが提案されている。
特許文献１には、図１２に示すように、ＬＥＤドライバ回路の駆動方式がアナログリニア方式である場合に、負荷（ＬＥＤ群９１）と、ＬＥＤ群９１に直列に接続された可変定電流源９３との接続点の電圧が一定電圧となるように、ＬＥＤ群９１に供給する電圧を制御することによって、ＬＥＤ群９１を駆動する負荷電流を所定範囲に変化させ、負荷電流の増加に伴う損失の増大を避けて効率よくＬＥＤ群９１を駆動することを目的とする負荷駆動装置が記載されている。
しかしながら、スイッチング方式を用いたＬＥＤドライバ回路によってＬＥＤを発光させる際の電力効率と比較して、アナログリニア方式を用いた場合の電力効率が悪いことから、近年では、ＬＥＤドライバ回路の駆動方式としてスイッチング方式を用いることが一般的になっている。
特開２００５−３３８５３号公報（２００５年２月３日公開）
ここで、スイッチング方式を用いたＬＥＤドライバ回路を備えた照明装置について、図１３を参照して説明する。図１３は、従来のＬＥＤドライバ装置８０の構成の概略を示す回路図である。
図１３に示すように、従来のＬＥＤドライバ装置８０は、電源回路８１、ＰＦＣ（力率改善）回路８２、及びＬＥＤドライバ回路８３を備えている。また、ＰＦＣ回路８２は、ＬＥＤドライバ回路８３に供給する電圧を制御するＰＦＣ制御回路８４を備えており、ＬＥＤドライバ回路８３は、ＬＥＤ群８６に印加される電圧をスイッチング素子を用いたスイッチング方式によって制御するＬＥＤ制御回路８５を備えている。
従来のＬＥＤドライバ装置８０の備えるＰＦＣ回路８２は、ＬＥＤドライバ回路８３に含まれるＬＥＤ群８６が発光するために必要な電圧よりも十分度高い電圧をＬＥＤドライバ回路８３に供給することが一般的である。
これは、ＰＦＣ回路８２からＬＥＤ群８６を発光させるために必要な最低限の電圧しか供給されない場合（すなわち、ＰＦＣ回路８２から供給される電圧が低い場合）、ＬＥＤ制御回路８５によってオン／オフが切り替えられることによるスイッチング素子の駆動周波数が低くなり、ＬＥＤドライバ回路８３における動作が不安定になるためである。
なお、ＬＥＤドライバ回路８３における動作が不安定になると、スイッチング素子のオン期間とオフ期間とにおけるＬＥＤ群８６の輝度の違いが大きくなり、ＬＥＤ群８６がスイッチング素子のオン／オフに対応して交互に明暗を繰り返してしまう（いわゆる、ちらつき）。また、ＬＥＤ制御回路８５の駆動周波数が低くなると、ＬＥＤドライバ回路８３の備えるコイルの唸りの原因ともなる。
これに対し、ＬＥＤ群８６を発光させるために必要な電圧よりも十分高い電圧がＰＦＣ回路８２から供給される場合、ＬＥＤ制御回路８５の駆動周波数が高くなり、ＬＥＤドライバ回路８３において発熱が生じることとなる。なお、ＬＥＤドライバ回路８３における発熱は、ＬＥＤ制御回路８５の駆動周波数が高くなることによりＬＥＤドライバ回路８３において発生する、スイッチング損失、及びリカバリー損失などに代表される損失（高周波損失とも呼称する）に起因している。
このように、ＬＥＤドライバ装置は、ＬＥＤ制御回路８５の駆動周波数が低い場合、及び、高い場合において、それぞれ特有の問題が生じる。従来のＬＥＤドライバ装置８０では、ＬＥＤ制御回路８５を高い駆動周波数で動作させることによってＬＥＤドライバ回路８３における発熱などの問題を犠牲にしつつ、ＬＥＤ制御回路８５を低い駆動周波数で動作する場合に生じるＬＥＤ輝度のちらつきの問題を回避している。
したがって、従来の技術では、ＬＥＤ制御回路の駆動周波数が高いことに起因して発生する高周波損失、及び発熱などを抑制することができないため、ＬＥＤ群を発光させる際の駆動効率が低下してしまうという問題があった。また、これに伴って消費電力が増加してしまうという問題があった。
なお、上述のように、ＬＥＤドライバ装置の駆動方式がスイッチング方式である場合には、アナログリニア方式では生じ得なかったＬＥＤのちらつき、及びコイルの唸りなどＬＥＤ制御回路の駆動周波数が低いことに起因する問題が生じる。このような、駆動方式がスイッチング方式である場合に特有の問題は、特許文献１に記載の技術では改善することができない。
また、仮に特許文献１に記載の技術をスイッチング方式のＬＥＤドライバ装置に用いてＬＥＤ制御回路の駆動周波数が高いことに起因して発生する高周波損失及び発熱などを抑制しようとする場合には、電圧ではなく駆動周波数をモニタする必要がある。このため、特許文献１に記載の技術では、接続点においてモニタした電圧を周波数に変換する必要があるが、モニタした電圧を周波数に変換する際に誤差を生じ易いため、高い精度を保つことが困難である。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、スイッチング方式にて駆動するＬＥＤドライバ装置において、ＬＥＤの駆動効率を向上させ、消費電力を削減することのできるＬＥＤドライバ装置を提供することにある。
本発明の一態様に係るＬＥＤドライバ装置は、上記の課題を解決するために、力率改善回路と、ＬＥＤに印加される電圧をスイッチング素子によるスイッチング方式にて制御するＬＥＤドライバ回路とを備えたＬＥＤドライバ装置であって、上記ＬＥＤドライバ回路は、上記スイッチング素子のオン期間の長さに応じた電位を有する制御信号を生成する制御信号生成回路を備えており、上記力率改善回路は、上記制御信号の電位に応じて、上記ＬＥＤに印加する電圧の大きさを変更する、ことを特徴としている。
上記の構成によれば、上記制御信号生成回路は、上記スイッチング素子のオン期間の長さ、すなわち、上記スイッチング素子の駆動周波数に応じた電位を有する制御信号を生成する。また、上記力率改善回路は、上記スイッチング素子の駆動周波数に応じて生成された上記制御信号の電位に応じて、上記ＬＥＤに印加する電圧の大きさを変更する。
したがって、上記ＬＥＤドライバ装置は、上記スイッチング素子の駆動周波数に応じた電圧で上記ＬＥＤを発光させることができるため、ＬＥＤの駆動効率を向上させ、消費電力を削減することができる。
また、本発明の一態様に係るＬＥＤドライバ装置において、上記制御信号生成回路は、上記スイッチング素子のオン期間が短くなるほど高い電位を有する制御信号を生成し、上記力率改善回路は、上記制御信号の電位が高くなるほど、上記ＬＥＤに印加する電圧を小さくする、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記制御信号生成回路は、上記スイッチング素子のオン期間が短くなるほど、すなわち、上記スイッチング素子の駆動周波数が高くなるほど、上記制御信号の電位を高くし、上記力率改善回路は、上記制御信号の電位が高くなるほど、上記ＬＥＤに印加する電圧を小さくする。
したがって、上記ＬＥＤドライバ装置は、上記スイッチング素子の駆動周波数の上昇を押さえることができる。これによって、上記ＬＥＤドライバ装置は、上記スイッチング素子の駆動周波数が高くなることによって発生する損失及び発熱を抑制することができる。
また、本発明の一態様に係るＬＥＤドライバ装置において、上記制御信号生成回路は、上記スイッチング素子のオフ期間において一定の電圧値を有し、上記スイッチング素子のオン期間において所定の割合で上昇する電圧値を有する電圧信号を生成する発信回路と、上記発信回路が生成した電圧信号の電圧値と、所定の閾値とが入力されるコンパレータと、上記コンパレータの出力信号が入力され、上記制御信号を出力するローパスフィルタと、を備えていることが好ましい。
上記の構成によれば、上記発信回路によって、上記スイッチング素子のオフ期間にのみ所定の割合で上昇する電圧値を有する電圧信号が生成される。また、上記コンパレータ及び上記ローパスフィルタは、上記発信回路によって生成された電圧信号に基づいて生成された上記制御信号を出力する。
これによって、上記ＬＥＤドライバ回路は、上記スイッチング素子のオン期間にのみ値の変化する制御信号を生成することができる。したがって、上記ＬＥＤドライバ装置は、上記スイッチング素子のオン期間にのみ上記力率改善回路からＬＥＤに印加される電圧を調整し、ＬＥＤの駆動効率を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係るＬＥＤドライバ装置において、上記力率改善回路は、上記ＬＥＤに印加する電圧を２つの抵抗によって分圧する分圧回路と、上記分圧回路によって分圧された電圧を参照することによって上記ＬＥＤに印加する電圧の大きさを変更する出力電圧調整回路と、を備え、上記制御信号生成回路は、上記分圧回路によって分圧された電圧を、上記制御信号に応じて変更する電圧変更回路を、さらに備えている、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記力率改善回路は、上記出力電圧調整回路において、上記分圧回路によって分圧された電圧を参照することによって、上記ＬＥＤに印加する電圧の大きさを変更する。また、上記ＬＥＤドライバ回路は、上記力率改善回路によって参照される電圧を、上記制御信号に応じて変更する。
これによって、上記ＬＥＤドライバ回路は、上記力率改善回路からＬＥＤに印加される電圧の大きさを容易に変更することができる。
なお、上述したＬＥＤドライバ装置を備えていることを特徴とするＬＥＤ照明装置、及び、テレビジョン受像機も、本発明の範疇に含まれる。
本発明の一態様に係るＬＥＤドライバ装置は、上述のように、力率改善回路と、ＬＥＤに印加される電圧をスイッチング素子を用いたスイッチング方式にて制御するＬＥＤドライバ回路とを備えたＬＥＤドライバ装置であって、上記ＬＥＤドライバ回路は、上記スイッチング素子のオン期間の長さに応じた電位を有する制御信号を生成する制御信号生成回路を備えており、上記力率改善回路は、上記制御信号の電位によって調整された電位に応じて、上記ＬＥＤに印加する電圧の大きさを変更する、ことを特徴としている。
これによって、上記ＬＥＤドライバ装置は、上記スイッチング素子の駆動周波数に応じた電圧で上記ＬＥＤを発光させることができるため、ＬＥＤの駆動効率を向上させることができ、これによって、消費電力を削減することができる。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤドライバ装置の構成の概略を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係るスイッチング素子のＯＮとＯＦＦとが切り替えられる際の、ＬＥＤ回路３１の動作の概略を示す図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤドライバ装置の備える各回路のより具体的な構成の一例を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤドライバ装置において、ＰＦＣ回路から出力される平滑化電圧が、ＬＥＤドライバ回路の有するＬＥＤ群を発光させるのに適した値である場合の、平滑化電圧の波形の一例を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤドライバ装置において、ＰＦＣ回路から出力される平滑化電圧が、ＬＥＤドライバ回路の有するＬＥＤ群を発光させるのに適した値よりも大きな値である場合の、平滑化電圧の波形の一例を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤドライバ装置において、ＬＥＤ群の発光／非発光、及び、駆動周波数と、平滑化電圧との関係を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤドライバ装置において、ＦＢ制御信号によって制御された平滑化電圧がＬＥＤドライバ回路に入力される場合における、平滑化電圧、負荷電流、及びカソード電圧の関係を示すグラフである。 従来のＬＥＤドライバ装置における平滑化電圧、負荷電流、及び、カソード電圧の関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤドライバ装置のＬＥＤドライバ回路が備えるＬＥＤ回路の構成を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤドライバ装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係るＬＥＤドライバ装置における平滑化電圧調整処理の流れを示すフローチャートである。 従来技術における、アナログリニア方式によるＬＥＤドライバ装置の構成の概略を示す回路図である。 従来技術における、スイッチング方式によるＬＥＤドライバ装置の構成の概略を示す回路図である。
本発明の一実施形態に係るＬＥＤドライバ装置について、図１から図１１を参照して以下に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成は、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
〔ＬＥＤドライバ装置の構成〕
本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置の構成について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１の構成の概略を示す回路図である。
（電源回路）
図１に示すように、ＬＥＤドライバ装置１は、電源回路１０、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路（力率改善回路）２０、及び、ＬＥＤドライバ回路３０を備えている。また、電源回路１０は、図１に示すように、電源プラグ１１、及び、整流回路１２を備えている。
図１に示すように、電源回路１０の備える電源プラグ１１の一方の出力端子は整流回路１２の一方の入力端子に接続され、他方の出力端子は整流回路１２の他方の入力端子に接続されている。また、整流回路１２のハイレベル（Ｈレベル）出力端子は接続端子５１に接続されており、ローレベル（Ｌレベル）出力端子は接続端子５２に接続されている。
つまり、電源回路１０は、接続端子５１、５２を介してＰＦＣ回路２０に接続されている。
整流回路１２は、電源プラグ１１を介して接続されたＡＣ電源（不図示）から供給される交流電圧を全波整流し、整流電圧を生成する。また、整流回路１２は、生成した整流電圧をＰＦＣ回路２０に出力する。
（ＰＦＣ回路）
ＰＦＣ回路２０は、図１に示すように、コイル２１、スイッチング素子２２、ダイオード２３、コンデンサ２４、及び、ＰＦＣ制御回路（出力電圧調整回路）２５を備えている。
図１に示すように、コイル２１の一端は接続端子に接続されており、他の一端はダイオード２３のアノード端子に接続されている。また、ダイオード２３のカソード端子は、接続端子５３に接続されている。スイッチング素子２２のソース端子はダイオード２３のアノード端子に接続され、ドレイン端子はコンデンサ２４の一端に接続され、ゲート端子はＰＦＣ制御回路２５に接続されている。
また、コンデンサ２４の一端は接続端子５２及び５４に接続されており、他の一端は５３に接続されている。つまり、ＰＦＣ回路２０は、接続端子５１、５２を介して電源回路１０に接続されており、接続端子５３、５４を介してＬＥＤドライバ回路３０に接続されている。
コイル２１、ダイオード２３、及びコンデンサ２４は、電源回路１０から入力される整流電圧を平滑化することによって平滑化電圧を生成し、生成した平滑化電圧をＰＦＣ回路２０の出力電圧として、ＬＥＤドライバ回路３０に供給する。
ＰＦＣ制御回路２５は、スイッチング素子２２のＯＮ期間（オン期間）及びＯＦＦ期間（オフ期間）を制御することによって、コイル２１、ダイオード２３、及びコンデンサ２４によって生成される平滑化電圧の値を調整する。ＰＦＣ制御回路２５は、また、ＬＥＤドライバ回路３０から入力されるフィードバックを取得するＦＢ入力部２５０を備えている。
なお、スイッチング素子２２は、例えば、トランジスタ、ＦＥＴ（Field-Effect Transistor：電界効果トランジスタ）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などを挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。図１では、スイッチング素子２２としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合を示している。
（ＬＥＤドライバ回路）
ＬＥＤドライバ回路３０は、図１に示すように、ＬＥＤ回路３１、スイッチング素子３２、及び、ＬＥＤ制御回路３３を備えている。また、ＬＥＤ回路３１は、ＬＥＤ群３１１、ダイオード３１２、及び、コイル３１３を備えている。
図１に示すように、ＬＥＤ群３１１のアノード端子は接続端子５３に接続されており、カソード端子はコイル３１３の一端に接続されている。また、ダイオード３１２のアノード端子はコイル３１３の他の一端に接続されており、カソード端子は接続端子５３に接続されている。
スイッチング素子３２のソース端子はＬＥＤ回路３１の備えるダイオード３１２のアノード端子に接続され、ドレイン端子は接続端子５４に接続され、ゲート端子はＬＥＤ制御回路３３に接続されている。
つまり、ＬＥＤドライバ回路３０は、接続端子５３、５４を介してＰＦＣ回路２０に接続されている。
ＬＥＤ制御回路３３は、スイッチング素子３２のＯＮ／ＯＦＦを制御するスイッチング方式によって、ＬＥＤ回路３１の備えるＬＥＤ群３１１に印加される電圧を制御する。また、ＬＥＤ回路３１は、ＬＥＤ制御回路３３によって制御されるスイッチング素子３２のＯＮ／ＯＦＦに従って定電流を生成し、ＬＥＤ群３１１を発光させる。
ここで、ＬＥＤ回路３１における、定電流の生成について、図２を参照して説明する。図２は、スイッチング素子３２のＯＮとＯＦＦとが切り替えられる際のＬＥＤ回路３１の備えるコイル３１３の動作を示す図である。図２（ａ）は、スイッチング素子３２がＯＮ状態である場合のコイル３１３の動作を示し、（ｂ）及び（ｃ）は、スイッチング素子３２がＯＦＦ状態である場合のコイル３１３の動作を示している。また、図２（ｄ）〜（ｆ）は、（ａ）〜（ｃ）に示す各状態において、時間の経過（時間Ｔ）とコイル３１３に流れる電流（インダクタ電流Ｉ）との関係を示すグラフである。
図２（ａ）及び（ｄ）に示すように、スイッチング素子３２がＯＮ状態である場合、ＰＦＣ回路２０から供給される電圧を直流電圧電源Ｖとみなすことができ、コイル３１３に流れる電流は、スイッチング素子３２のＯＮ時間に比例して増加する。また、コイル３１３は、電流によって発生した磁束による磁気エネルギーを蓄積する。
コイル３１３に磁気エネルギーが蓄積されているため、図２（ｂ）及び（ｅ）に示すように、コイル３１３を短絡した場合にも、コイル３１３は一定の電流を流すことができる。
また、図２（ｃ）及び（ｆ）に示すように、コイル３１３の両端にＬＥＤ群３１１を接続すると、コイル３１３に蓄積された磁気エネルギーによって生成される電流により、ＬＥＤ群３１１が発光する。この際、ＬＥＤ群３１１に逆電圧（-Vout）が発生するため、ＬＥＤ回路３１に流れる電流は、（ｆ）に示すように、逆電圧に従って直線的に減少することになる。
上述のようにコイル３１３が動作することにより、ＬＥＤ回路３１において定電流が生成される。具体的には、スイッチング素子３２がＯＮ状態である場合には、図２（ｄ）に示す電流が生成され、スイッチング素子３２がＯＦＦ状態である場合には、図２（ｆ）に示す電流が生成される。つまり、スイッチング素子３２のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる度に、図２（ｄ）及び（ｆ）に示す電流が交互に生成されることになる。
また、ＬＥＤ制御回路３３は、スイッチング素子３２のＯＮ期間を検出するＯＮ期間検出部（制御信号生成回路）４１を備えている。ＯＮ期間検出部４１は、検出したＯＮ期間の長さ、すなわち、スイッチング素子２２の駆動周波数（スイッチング周波数）に応じた電位を有するＦＢ制御信号（制御信号）を生成する。
なお、ＯＮ期間検出部４１は、ＰＦＣ制御回路２５の備えるＦＢ入力部２５０に接続されており、生成したＦＢ制御信号をＦＢ入力部２５０に供給する。
なお、スイッチング素子３２として、例えば、トランジスタ、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴなどを挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。図１では、スイッチング素子３２としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合を示している。
また、ダイオード３１２として、例えば、フライホイールダイオードなどを挙げることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔ＰＦＣ制御回路、ＬＥＤ制御回路の回路構成〕
次に、ＬＥＤドライバ装置１の備える各回路のより具体的な構成例について、図３を参照して説明する。図３は、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１の備える各回路のより具体的な構成の一例を示す回路図である。
（ＰＦＣ制御回路）
図３に示すように、ＰＦＣ制御回路２５は、反転増幅器２５１、定電圧源２５２、波形整形部２５３、コンパレータ２５４、ドライバ回路２５５、及び、増幅器２５６を備えている。
なお、図３に示すＰＦＣ制御回路２５においては、反転増幅器２５１、定電圧源２５２、波形整形部２５３、及び、コンパレータ２５４が、図１に示すＰＦＣ制御回路２５の備えるＦＢ入力部２５０として機能する。
さらに、ＰＦＣ回路２０は、抵抗２７１および２７２を備えた分圧回路２７を備えている。抵抗２７１の一端は接続端子５３に接続され、他の一端は端子２７３に接続されている。また、抵抗２７２の一端は端子２７３に接続され、他の一端は接続端子５４に接続されている。
また、図３に示すように、反転増幅器２５１の一方の入力端子は端子２７３に接続され、他方の入力端子は定電圧源２５２に接続され、出力端子は波形整形部２５３の一方の入力端子に接続されている。波形整形部２５３の他方の入力端子は接続端子５１に接続されており、出力端子はコンパレータ２５４の一方の入力端子に接続されている。
コンパレータ２５４の他方の入力端子はスイッチング素子２２のドレイン端子に接続されており、出力端子はドライバ回路２５５の入力端子に接続されている。増幅器２５６の入力端子はドライバ回路２５５に接続されており、出力端子はスイッチング素子２２のゲート端子に接続されている。
反転増幅器２５１は、分圧回路２７によって分圧された、ＰＦＣ回路２０の出力電圧をモニタする。また、反転増幅器２５１は、ＬＥＤドライバ回路３０の備えるＯＮ期間検出部４１から出力されるＦＢ制御信号の供給を受け付ける。なお、詳細については後述するが、ＦＢ制御信号は、分圧回路２７によって分圧されたＰＦＣ回路２０の出力電圧を制御するため、反転増幅器２５１は、ＦＢ制御信号によって制御された出力電圧をモニタすることによって、ＦＢ制御信号を受け付ければよい。
反転増幅器２５１は、ＯＮ期間検出部４１から出力されるＦＢ制御信号によって制御されたＰＦＣ回路２０の出力電圧の電位を反転して、電圧信号として波形整形部２５３に供給する。また、定電圧源２５２は、反転増幅器２５１に対して所定の定電圧を供給する。なお、反転増幅器２５１及び定電圧源２５２が、上述したＦＢ入力部２５０として機能する。
波形整形部２５３、コンパレータ２５４、ドライバ回路２５５、及び、増幅器２５６は、反転増幅器２５１から供給された、電位が反転された電圧信号に基づいて、ＰＦＣ回路２０の出力電圧の値を制御する。
（ＬＥＤ制御回路）
ＬＥＤドライバ回路３０は、図３に示すように、一端がスイッチング素子のドレイン端子に接続され、他の一端が接続端子５４に接続された抵抗３４、及び、可変定電流源（制御信号生成回路、電圧変更回路）４２を備えている。また、ＬＥＤ制御回路３３は、コンパレータ３３１、定電圧源３３２、ドライバ回路３３３、ＯＦＦ期間制御部３３４、及び、増幅器３３５を備えている。
コンパレータ３３１の一方の入力端子はスイッチング素子のドレイン端子に接続され、他方の入力端子は定電圧源に接続され、出力端子はドライバ回路３３３の一方の入力端子に接続されている。ドライバ回路３３３の他方の入力端子はＯＦＦ期間制御部３３４に接続され、出力端子は増幅器３３５に接続されている。また増幅器３３５の出力端子はスイッチング素子３２のゲート端子に接続されている。
また、ＬＥＤ制御回路３３の備えるＯＮ期間検出部４１は、図３に示すように、電圧モニタ回路（発信回路）４１１、コンパレータ４１２、定電圧源４１３、及び、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）４１４を備えている。
電圧モニタ回路４１１の入力端子はドライバ回路３３３の出力端子に接続されており、出力端子はコンパレータ４１２の一方の入力端子に接続されている。コンパレータ４１２の他方の入力端子は、定電圧源４１３に接続され、出力端子はＬＰＦ４１４に接続されている。ＬＰＦ４１４の出力端子は、可変定電流源４２の一方の入力端子に接続されている。
また、可変定電流源４２の他方の入力端子は端子２７３に接続されており、出力端子は接続端子５４に接続されている。
ＬＥＤ制御回路３３は、スイッチング素子３２がＯＮ状態である期間において、コンパレータ３３１、定電圧源３３２、ドライバ回路３３３、及び増幅器３３５において、抵抗３４の一端の電位（すなわち、スイッチング素子３２のドレイン端子−抵抗３４間の電位）（以降、モニタ電位とも呼称する）をモニタすることによって、ＬＥＤ群３１１に流れる電流（負荷電流）をモニタする。
コンパレータ３３１は、モニタ電位と、定電圧源３３２から供給される閾値とを比較し、その比較結果をドライバ回路３３３に入力する。ドライバ回路３３３は、コンパレータ３３１から入力された比較結果に応じた電圧を、増幅器３３５を介してスイッチング素子３２に供給することにより、スイッチング素子３２のＯＮとＯＦＦとを切り替える。
ドライバ回路３３３は、具体的には、コンパレータ３３１から入力される比較結果が、モニタ電位が閾値以下であることを示している場合、Ｈレベルの電圧を出力してスイッチング素子をＯＮ状態にする。また、ドライバ回路３３３は、コンパレータ３３１から入力される比較結果が、モニタ電位が閾値以上となったことを示している場合、負荷電流の値が予め定められたピーク電流の値に達したと判定し、Ｌレベルの電圧を出力してスイッチング素子３２をＯＦＦ状態にする。
また、ＯＦＦ期間制御部３３４は、ＬＥＤドライバ装置１を、スイッチング素子３２のＯＦＦ期間を一定に固定する、いわゆるＯＦＦ時間固定方式で駆動させる。具体的には、ＯＦＦ期間制御部３３４は、スイッチング素子３２がＯＦＦ状態になった時点から、所定のＯＦＦ期間（ＯＦＦ固定期間とも呼称する）が経過すると、スイッチング素子３２をＯＮ状態にするようドライバ回路３３３を駆動する。なお、
電圧モニタ回路４１１は、スイッチング素子３２のＯＦＦ期間において一定の電圧値を有し、スイッチング素子３２のＯＮ期間において所定の割合で上昇する電圧値を有する電圧信号を生成し、生成した電圧信号をコンパレータ４１２に出力する。なお、電圧モニタ回路４１１は、ドライバ回路３３３から出力される電圧をモニタすることによって、スイッチング素子３２がＯＮ状態（つまり、ＯＮ期間）であるか、ＯＦＦ状態（つまり、ＯＦＦ期間）であるかを判定する。
具体的には、電圧モニタ回路４１１は、ドライバ回路３３３から出力される電圧が、Ｈレベルである場合にＯＮ期間であると判定し、Ｌレベルである場合にはＯＦＦ期間であると判定する。
ここで、スイッチング素子３２のＯＮ期間において所定の割合で上昇する電圧値を有する電圧信号の波形としては、例えば、ランプ関数で表される傾きを有する鋸歯状の三角波の波形などを挙げることができる。
コンパレータ４１２は、電圧モニタ回路４１１から入力される電圧信号の有する電圧値と、定電圧源４１３から入力される所定の閾値とを比較し、比較結果を示す比較結果信号を生成する。コンパレータ４１２において生成される比較結果信号は、例えば、電圧信号の有する電圧値が、所定の閾値よりも高い場合にＨレベルの電圧値を有し、所定の閾値よりも低い場合にＬレベルの電圧値を有していればよい。
なお、コンパレータ４１２から出力される比較結果信号は、スイッチング素子３２のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる度に、電圧モニタ回路４１１から入力される電圧信号が変化することによってＨレベルとＬレベルとが切り替るため、周波数特性を有する信号となる。
ＬＰＦ４１４は、コンパレータ４１２から入力される比較結果信号の低域周波数成分を濾過し、ＦＢ制御信号として出力する。
可変定電流源４２は、ＬＰＦから出力されるＦＢ制御信号の電圧値に応じて、ＰＦＣ回路２０のＰＦＣ制御回路２５の備える反転増幅器２５１に接続される端子２７３に印加される電位（ＦＢ電位とも呼称する）の値を変化させる。
具体的には、ＦＢ制御信号の値が大きい場合、可変定電流源４２は、当該可変定電流源４２に流れる電流値を徐々に大きくする。これによって、可変定電流源４２は、端子２７３におけるＦＢ電位を徐々に小さくする。
また、ＦＢ制御信号の値が小さい場合、可変定電流源４２は、当該可変定電流源４２に流れる電流値を徐々に小さくする。これによって、可変定電流源４２は、端子２７３におけるＦＢ電位を徐々に大きくする。
反転増幅器２５１は、抵抗２７１及び２７２によって分圧された端子２７３の電位であって、上述のようにＦＢ制御信号の値によって変更される電位をＦＢ電位としてモニタすることによって、ＬＥＤドライバ回路３０の備えるＯＮ期間検出部４１からのＦＢ制御信号を受け付ける。
なお、本実施形態では、ＯＮ期間検出部４１、及び可変定電流源４２によって、制御信号生成回路を形成している。
〔ＬＥＤドライバ装置の動作タイミング〕
次に、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１の動作タイミングについて、図４から図１０を参照して説明する。
（平滑化電流）
まず、ＬＥＤドライバ装置１の動作タイミングの説明に先立って、図４及び図５を参照して、ＰＦＣ回路２０から出力される平滑化電圧について説明する。
図４は、ＰＦＣ回路２０から出力される平滑化電圧が、ＬＥＤドライバ回路３０の有するＬＥＤ群３１１を発光させるのに適した値である場合の、平滑化電圧の波形の一例を示すグラフである。また、図５は、ＰＦＣ回路２０から出力される平滑化電圧が、ＬＥＤドライバ回路３０の有するＬＥＤ群３１１を発光させるのに適した値よりも大きな値である場合の、平滑化電圧の波形の一例を示すグラフである。
平滑化電圧がＬＥＤ群３１１を発光させるのに適した電圧である場合、図４に示すように、平滑化電圧（図４における波形Ａ）は、電源回路１０からＰＦＣ回路２０に入力される整流電圧（図４における波形Ｂ）の影響を受けず、安定した略一定の値となっている。
これに対し、平滑化電圧がＬＥＤ群３１１を発光させるのに適した電圧よりも大きい場合、図５に示すように、平滑化電圧（図５における波形Ａ’）は、電源回路１０からＰＦＣ回路２０に入力される整流電圧（図５における波形Ｂ’）の影響を受け、電圧変動（リップル電圧）が発生する。
図５に示す整流電圧の影響を抑えてリップル電圧の低下を図る方法としては、例えば、整流電圧を平滑化するコンデンサの容量の増加させること方法、及び、平滑化電圧がリップル電流の影響を受けない程度に、電源電圧に対して尤度を持たせる方法などを挙げることができる。ただし、前者の方法は、コストの増大を招き、また、回路規模の増大を招来することになるため、後者の方法が選択されることが多い。
（ＬＥＤ群の負荷電流）
次に、ＬＥＤ群３１１に流れる負荷電流、ＰＦＣ回路２０から入力される平滑化電圧、及び、ＬＥＤ群３１１のカソード端子に印加される電圧（カソード電圧とも呼称する）の関係について、図６及び図８を参照して説明する。
まず、ＬＥＤ群３１１の発光／非発光、及び、ＬＥＤドライバ回路３０の駆動周波数と、平滑化電圧との関係について、図６を参照して説明する。
例えば、図３に示すように、ＬＥＤ群３１１が直接に接続されたｎ個のＬＥＤを含んでいる場合、１つのＬＥＤに印加される電圧をＶｆとすると、平滑化電圧の値として最低限必要な値は、図６に示すように、ｎＶｆとなる。つまり、ＬＥＤ群３１１は、平滑化電圧がｎＶｆ（Ｖ）未満である場合には発光せず、ｎＶｆ（Ｖ）以上である場合に発光する。
また、図６に示すように、平滑化電圧がｎＶｆ（Ｖ）以上である範囲において、平滑化電圧が小さくなるほどスイッチング素子３２の駆動周波数が低くなり、平滑化電圧が大きくなるほどスイッチング素子３２の駆動周波数が高くなる。
次に、ＰＦＣ回路２０から出力される平滑化電圧が、ＯＮ期間検出部４１によって生成されるＦＢ制御信号により、ＬＥＤ群３１１を発光させるのに適した値に制御されている場合における、平滑化電圧、負荷電流、及び、カソード電圧の関係について、図７を参照して説明する。図７は、ＦＢ制御信号によって制御された平滑化電圧がＬＥＤドライバ回路３０に入力される場合における、平滑化電圧、負荷電流、及び、カソード電圧の関係を示すグラフである。
図７において、波形Ｃは負荷電流を示し、波形Ｄは平滑化電圧を示し、波形Ｅはカソード電圧を示している。また、図７に示す矢印Ｆは、ＬＥＤ群３１１に含まれるｎ個のＬＥＤが発光するために必要な電圧（ｎＶｆ（Ｖ））を表し、矢印Ｇは、カソード電圧を表している。
ここで、平滑化電圧をＶｉｎとすると、矢印Ｇで表されるカソード電圧は、Ｖｉｎ−ｎＶｆと表すことができる。
また、負荷電流は、図７の波形Ｃに示すように、鋸歯状の三角波となっている。また負荷電流は、上述したように、スイッチング素子３２のＯＮ期間において単調増加の傾きを有し、ＯＦＦ期間において単調減少の傾きを有する。なお、図６に示す負荷電流の有する単調増加、及び単調減少の傾きは、コイル３１３のインダクタをＬとすると、次式のように表すことができる。
単調増加の傾き＝（Ｖｉｎ−ｎＶｆ）／Ｌ
単調減少の傾き＝−ｎＶｆ／Ｌ
つまり、ＯＮ期間における負荷電流の傾きは、平滑化電圧Ｖｉｎが大きいほど急になり、平滑化電圧Ｖｉｎが小さいほど緩やかになる。
なお、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１は、ＯＮ期間検出部４１を備えていることによって、ＬＥＤドライバ回路３０の駆動周波数を最適な周波数に保つように平滑化電圧の値を高精度で制御することができる。これによって、図７に示すように、ＬＥＤ群３１１に流れる負荷電流の周波数を略一定に保つことができる。
また、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１は、ＬＥＤドライバ回路３０の駆動周波数を最適な周波数に保つことができるため、高い駆動周波数に起因する損失の発生を低減し、高効率でＬＥＤ群３１１を発光させるよう駆動することができる。
次に、参考として、従来のＬＥＤドライバ装置における平滑化電圧、負荷電流、及び、カソード電圧の関係について、図８を参照して説明する。図８は、従来のＬＥＤドライバ装置における平滑化電圧、負荷電流、及び、カソード電圧の関係を示すグラフである。
図８（ａ）は、従来のＬＥＤドライバ装置における平滑化電圧、負荷電流、及び、カソード電圧の関係を示している。また、図８（ｂ）は、（ａ）に示す平滑化電圧の低い期間Ｐにおける平滑化電圧、負荷電流、及び、カソード電圧の関係を示し、（ｃ）は、（ａ）に示す平滑化電圧の高い期間Ｑにおける平滑化電圧、負荷電流、及び、カソード電圧の関係を示している。
図８（ａ）〜（ｃ）において、波形Ｃ１〜Ｃ３は負荷電流を示し、波形Ｄ１〜Ｄ３は平滑化電圧を示し、波形Ｅ１〜Ｅ３はカソード電圧を示している。
従来のＬＥＤドライバ装置では、図８（ａ）に示すように、平滑化電圧を略一定の値に制御することができないため、平滑化電圧の値の変動に伴ってカソード電圧の値も変動してしまう。また、平滑化電圧及びカソード電圧の変動に起因して、負荷電流の周波数も変動してしまう。
また、図８（ｂ）に示すように、平滑化電圧の低い期間Ｐでは、カソード電圧も低くなっている。また、平滑化電圧が低いため、負荷電流の有する単調増加の傾き（電流の立ち上がりの傾斜）が緩やかになり、これによってスイッチング素子のＯＮ期間が長くなる。したがって、平滑化電圧の低い期間Ｐでは、ＬＥＤドライバ回路３０の駆動周波数が低下することになる。
さらに、図（ｃ）に示すように、平滑化電圧の高い期間Ｑでは、カソード電圧も高くなっている。また、平滑化電圧が高いため、負荷電流の有する単調増加の傾き（電流立ち上がりの傾斜）が急になり、これによってスイッチング素子のＯＮ期間が短くなる。したがって、平滑化電圧の低い期間Ｐでは、ＬＥＤドライバ回路３０の駆動周波数が上昇することになる。
このように、従来のＬＥＤドライバ装置では、ＬＥＤドライバ回路３０の駆動周波数を略一定に保つことができなかった。また、従来のＬＥＤドライバ装置は、駆動周波数が低下した際にＬＥＤの輝度のちらつきが目立たないよう、平滑化電圧を予め高く設定しているため、駆動周波数が上昇した場合に、高周波数に起因して発生する損失及び発熱が顕著に現れてしまっていた。
（動作タイミング）
次に、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１の動作タイミングについて、図９及び図１０を参照して説明する。
図９は、ＬＥＤドライバ回路３０の備えるＬＥＤ回路３１の構成を示す回路図である。また、図１０は、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
なお、図９においては、スイッチング素子３２を模式的にスイッチ３２’を用いて表現し、また、ＰＦＣ回路２０から入力される平滑化電圧を電源を用いて表現している。
スイッチ３２’がＯＮ状態であるとき、ＬＥＤ回路３１には、図９に示す経路１に沿って負荷電流が流れることになる。また、スイッチ３２’がＯＦＦ状態であるとき、ＬＥＤ回路３１には、図９に示す経路２に沿って負荷電流が流れることになる。
図１０（ａ）に示すように、ＬＥＤ制御回路３３は、スイッチング素子３２がＯＮ状態であるＯＮ期間と、ＯＦＦ状態であるＯＦＦ期間とを交互に切り替える。
ＬＥＤ群３１１に流れる負荷電流は、図１０（ｂ）に示すように、ＯＮ期間において一定の割合で増加し、ＯＦＦ期間において一定の割合で減少する。なお、図９及び図１０（ｈ）に示すように、ＯＮ期間における負荷電流の流れる経路は経路１であり、ＯＦＦ期間における負荷電流の流れる経路は経路２である。
ＬＥＤ制御回路３３は、図１０（ｂ）に示すように、負荷電流の値がピーク値に達したときにスイッチング素子３２をＯＦＦ状態にする。また、ＯＦＦ期間制御部３３４において、スイッチング素子３２のＯＦＦ期間がＯＦＦ固定期間に達したことが検出されると、ＬＥＤ制御回路３３は、再びスイッチング素子３２をＯＮ状態にする。
電圧モニタ回路４１１からコンパレータ４１２に入力される電圧は、図１０（ｃ）に示すように、ＯＮ期間において一定の割合で増加する。
また、図１０（ｃ）及び（ｄ）に示すように、コンパレータ４１２から出力される比較結果信号のレベルは、コンパレータ４１２への入力電圧が、定電圧源４１３から入力される所定の閾値以上になるとＨレベルとなり、所定の閾値より小さくなるとＬレベルとなる。なお、定電圧源４１３から入力される所定の閾値は、図１０（ｃ）において、一点鎖線で示している。
ＬＰＦ４１４から出力されるＦＢ制御信号によって可変定電流源４２が駆動され続け、図１０（ｅ）に示すように、可変定電流源４２の出力レベルが徐々に増加する。これによって、反転増幅器２５１に入力される端子２７３のＦＢ電位（ＦｅｅｄＢａｃｋ電位）が、図１０（ｆ）に示すように、徐々に減少する。
ＰＦＣ制御回路２５は、反転増幅器２５１に入力されるＦＢ電位が徐々に減少すると、平滑化電圧の値が低下していると判定し、図１０（ｇ）に示すように、平滑化電圧の値を徐々に増加する。
（平滑化電圧調整処理）
次に、ＬＥＤドライバ装置１において、スイッチング素子３２の駆動周波数を最適に変更することにより、ＬＥＤ群３１１に印加される平滑化電圧の値を最適な値に保つ平滑化電圧調整処理について、図１１を参照して説明する。図１１は、平滑化電圧調整処理の流れを示すフローチャートである。
ＬＥＤ制御回路３３は、スイッチング素子３２をＯＮ状態にする（ステップＳ１）。これにより、平滑化電圧に応じた負荷電流がＬＥＤ群３１１に流れるようになる。
次に、ＬＥＤ制御回路３３は、平滑化電圧がＬＥＤ回路３１に十分印加されたか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、ＬＥＤ制御回路３３は、ドライバ回路３３３にモニタ電位が閾値以上であることを示す比較結果がコンパレータ３３１から入力された場合に、平滑化電圧がＬＥＤ回路３１に十分印加された（すなわち、負荷電流の値が予め定められたピーク電流の値に達した）と判定する。
ＬＥＤ制御回路３３によって平滑化電圧がＬＥＤ回路３１に十分印加されていないと判定された場合（ステップＳ２においてＮＯ）、ＯＮ期間検出部４１は、ＦＢ制御信号を出力する（ステップＳ３）。また、可変定電流源４２は、ＯＮ期間検出部４１から供給されたＦＢ制御信号に従って、当該可変定電流源４２を駆動（ドライブ）することによって（ステップＳ４）、ＦＢ電位を低下させる（ステップＳ５）。
ＰＦＣ回路２０は、ＰＦＣ制御回路２５においてＦＢ電位が低下したことを検出すると、平滑化電圧を上昇させる（ステップＳ６）。
平滑化電圧が上昇すると、ＬＥＤ制御回路３３は、再び、平滑化電圧がＬＥＤ回路３１に十分印加されたか否かを判定する（ステップＳ２）。すなわち、ＰＦＣ回路２０及びＬＥＤドライバ回路３０は、ＬＥＤ制御回路３３において平滑化電圧がＬＥＤ回路３１に十分印加されたと判定されるまで、ステップＳ２からＳ６までの動作を繰り返すことになる。
平滑化電圧がＬＥＤ回路３１に十分印加されたと判定された場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ＬＥＤ制御回路３３は、スイッチング素子３２をＯＦＦ状態にする（ステップＳ７）。
ＬＥＤ制御回路３３は、スイッチング素子３２をＯＦＦ状態にすると、ＯＦＦ期間制御部３３４において、ＯＦＦ固定期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ８）。
ＯＦＦ固定期間が経過すると（ステップＳ８においてＹＥＳ）、ＬＥＤ制御回路３３は、スイッチング素子３２を再びＯＮ状態にする（ステップＳ１）。
このように、ステップＳ１からＳ８までの動作を繰り返すことによって、スイッチング素子３２の駆動周波数が決定される。なお、本実施形態においては、図１１に示すステップＳ１からＳ６までの動作期間が上述したＯＮ期間に相当し、ステップＳ７からＳ８までの動作期間が上述したＯＦＦ期間に相当する。
本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１は、上述のようにして、３１１に印加される平滑化電圧を最適に調整することによって、スイッチング素子３２の駆動周波数を最適に保つことができる。したがって、ＬＥＤドライバ装置１は、ＬＥＤドライバ回路３０の駆動周波数が高いことに起因する動作損失を低減することができる。また、これによって、動作損失によって発生するＬＥＤドライバ回路３０の発熱を抑制することができる。
さらに、ＬＥＤドライバ回路３０における上述のように動作損失を低減することができることによって、ＬＥＤを効率よく動作させ、消費電力を削減することのできるＬＥＤドライバ装置１を実現することができる。
〔損失低減の効果〕
本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１における、ＬＥＤ発光時の損失の低減の効果について、以下に説明する。
ＬＥＤドライバ装置における各要素のパラメータを、それぞれ、電源プラグが接続される電源電圧Ｖａｃ＝１００（Ｖ）、コイルのインダクタＬ＝７５００（μＨ）、スイッチング素子のオフ期間を４（μｓｅｃ）、直列に接続されてＬＥＤ群を構成するＬＥＤの個数ｎ＝５２個、ＬＥＤ群において消費される消費電力ＰＬＥＤ＝４３Ｗ、ＬＥＤ群に流れる負荷電流Ｉｆ＝２４０（ｍＡ）とする。
ここで、ＬＥＤを発光させるために必要なＬＥＤ駆動電圧をＶｆとする。さらに、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１において、ＬＥＤドライバ回路３０の駆動周波数を最適に保つために必要なＬＥＤ駆動電圧をＶｆｔｙｐとする。
また、従来、ＬＥＤドライバ装置を製造時に、製造時の特性のばらつき、ＬＥＤ発光時の温度変化、及び、ＬＥＤに流れる電流のスイッチング素子のＯＮ期間とＯＦＦ期間とにおける変化などに代表される設計のバラつきを加味して予め設定されていた、ＬＥＤ駆動電圧をＶｆｍａｘとする。
このとき、例えば、Ｖｆｔｙｐ＝３．１３（Ｖ）、Ｖｆｍａｘ＝３．６２（Ｖ）とすると、それぞれの場合において、ＬＥＤ５２個を発光させる場合に必要な電圧は、次式によって得られる。
ｎ×Ｖｆｔｙｐ＝５２×３．１３＝１６２．７６（Ｖｔｙｐ）
ｎ×Ｖｆｍａｘ＝５２×３．６２＝１８８．２４（Ｖｍａｘ）
また、ＬＥＤドライバ装置の備えるＬＥＤドライバ回路３０の理想的な駆動周波数をｆｓｗ＝４０（ｋＨｚ）とする。このとき、この理想的な駆動周波数を得るために必要な平滑化電圧Ｖｉｎは、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１において必要な平滑化電圧をＶｉｎｔｙｐとし、従来のＬＥＤドライバ装置において必要な平滑化電圧をＶｉｎｍａｘとすると、それぞれ、Ｖｉｎｔｙｐ＝１９５（Ｖ）、Ｖｉｎｍａｘ＝２２５（Ｖ）程度の電圧が必要になる。
ここで、ＬＥＤドライバ回路３０において発生する損失は、次式のように表すことができる。
式１は、スイッチング素子３２において発生する電力損失（ＰＦＥＴ）を表し、式２は、ダイオード３１２において発生するリカバリー損失（ＰＤＩＯＤＥ）を表している。また、式１におけるＰＯＮは導通損失を示し、Ｐｓｗはスイッチング損失を示し、ＰＧＡＴＥはゲート損失を示している。さらに、式２におけるＰｆは順方向損失を示し、Ｐｒｒは逆回復損失を示している。
また、平滑化電圧に関係する損失（Ｐｓｗ、Ｐｒｒ）は、次式のように表すことができる。
ここで、本実施形態において採用する各素子の特性を、例えば、上昇時間の特性ｔｒ＝４０（ｎｓｅｃ）、下降時間の特性ｔｆ＝４０（ｎｓｅｃ）、逆回復時間の特性ｔｒｒ＝３５（ｎｓｅｃ）と仮定し、逆回復時にダイオードに流れる電流をＩＲ＝１．５（Ａ）と仮定する。この場合、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１において発生する損失Ｐｔｙｐ、及び従来技術におけるＬＥＤドライバ装置において発生する損失Ｐｍａｘは、それぞれ次式のように表すことができる。
式５、及び式６によれば、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１は、設計のバラつきを加味して設計された従来のＬＥＤドライバ装置において発生する損失（式６）よりも、１５パーセント程度、損失を低減させることができていることがわかる（式５）。
このことから、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１は、従来のＬＥＤドライバ装置よりも、ＬＥＤ群３１１に印加する平滑化電圧の値を抑えることができ、高効率でＬＥＤ群３１１を発光させることができることがわかる。
したがって、本実施形態に係るＬＥＤドライバ装置１は、ＯＮ期間検出部４１を備えていることによって、ＬＥＤドライバ回路３０の駆動周波数を最適な周波数に保つように平滑化電圧の値を高精度で制御することができ、これによって、ＬＥＤ群３１１を高効率で発光させることができる。
なお、一般的に、ＬＥＤドライバ回路の駆動周波数、つまり、スイッチング素子の駆動周波数が１００Ｈｚ以下などのいわゆる超低周波数である場合、ＬＥＤ群の輝度のちらつきがフリッカとして視認可能なほど目立ち、ＬＥＤドライバ装置の品位を低下させることが知られている。
また、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚは可聴帯域であるため、ＬＥＤドライバ回路の備えるコイルの振動がノイズ（唸り）となって聞こえてしまう。さらに、機器をリモートコントロールするためにリモートコントローラから送信されるリモコン信号の搬送波の周波数帯域として、３７．９ｋＨｚが用いられることが多い。
したがって、ＬＥＤドライバ回路の最適な駆動周波数として、上記の何れの周波数よりも高い周波数を設定することが好ましく、例えば、４０ｋＨｚ以上に設定することが好ましい。
また、上述したように、ＬＥＤドライバ回路の駆動周波数が必要以上に高い場合には、ＬＥＤドライバ回路において損失が発生し、駆動効率が低下すると共に、発熱の原因にもなる。したがって、ＬＥＤドライバ回路の最適な駆動周波数として、損失の発生をある程度抑えることができるよう、周波数の上限値を設定することがより好ましい。
なお、ＬＥＤドライバ回路の最適な駆動周波数の上限値は、ＬＥＤドライバ装置の使用環境、及び、ＬＥＤドライバ回路に用いられる回路素子の特性などによって、任意に設定されればよい。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
なお、上述したＬＥＤドライバ装置１を備えたＬＥＤ照明装置、スマートフォン、及び、テレビジョン受像機なども、本発明の範疇に含まれる。
本発明に係る表示装置は、ＬＥＤを駆動させるＬＥＤドライバ装置に好適に適用することができる。また、照明装置、表示装置、テレビジョン受像機、スマートフォン、携帯電話、デジタルカメラ、及び、電子黒板などに好適に適用することができる。
１ ＬＥＤドライバ装置
１０ 電源回路
１１ 電源プラグ
１２ 整流回路
２０ ＰＦＣ回路（力率改善回路）
２１ コイル
２２ スイッチング素子
２３ ダイオード
２４ コンデンサ
２５ ＰＦＣ制御回路（出力電圧調整回路）
２７ 分圧回路
３０ ＬＥＤドライバ回路
３１ ＬＥＤ回路
３２ スイッチング素子
３３ ＬＥＤ制御回路
３４ 抵抗
４１ ＯＮ期間検出部（制御信号生成回路）
４２ 可変定電流源（制御信号生成回路、電圧変更回路）
２５０ ＦＢ入力部
２５１ 反転増幅器
２５２ 定電圧源
２５３ 波形整形部
２５４ コンパレータ
２５５ ドライバ回路
２５６ 増幅器
３３１ コンパレータ
３３２ 定電圧源
３３３ ドライバ回路
３３４ ＯＦＦ期間制御部
３３５ 増幅器
４１１ 電圧モニタ回路（発信回路）
４１２ コンパレータ
４１３ 定電圧源
４１４ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）

Claims (7)

  1. 力率改善回路と、ＬＥＤに印加される電圧をスイッチング素子によるスイッチング方式にて制御するＬＥＤドライバ回路とを備えたＬＥＤドライバ装置であって、
    上記ＬＥＤドライバ回路は、上記スイッチング素子のオン期間の長さに応じた電位を有する制御信号を生成する制御信号生成回路を備えており、
    上記力率改善回路は、上記制御信号の電位に応じて、上記ＬＥＤに印加する電圧の大きさを変更し、
    上記制御信号生成回路は、上記スイッチング素子のオン期間が短くなるほど高い電位を有する制御信号を生成し、
    上記力率改善回路は、上記制御信号の電位が高くなるほど、上記ＬＥＤに印加する電圧を小さくする、
    ことを特徴とするＬＥＤドライバ装置。
  2. 力率改善回路と、ＬＥＤに印加される電圧をスイッチング素子によるスイッチング方式にて制御するＬＥＤドライバ回路とを備えたＬＥＤドライバ装置であって、
    上記ＬＥＤドライバ回路は、上記スイッチング素子のオン期間の長さに応じた電位を有する制御信号を生成する制御信号生成回路を備えており、
    上記力率改善回路は、上記制御信号の電位に応じて、上記ＬＥＤに印加する電圧の大きさを変更し、
    上記制御信号生成回路は、
    上記スイッチング素子のオフ期間において一定の電圧値を有し、上記スイッチング素子のオン期間において所定の割合で上昇する電圧値を有する電圧信号を生成する発信回路と、
    上記発信回路が生成した電圧信号の電圧値と、所定の閾値とが入力されるコンパレータと、
    上記コンパレータの出力信号が入力され、上記制御信号を出力するローパスフィルタと、を備えていることを特徴とするＬＥＤドライバ装置。
  3. 力率改善回路と、ＬＥＤに印加される電圧をスイッチング素子によるスイッチング方式にて制御するＬＥＤドライバ回路とを備えたＬＥＤドライバ装置であって、
    上記ＬＥＤドライバ回路は、上記スイッチング素子のオン期間の長さに応じた電位を有する制御信号を生成する制御信号生成回路を備えており、
    上記力率改善回路は、上記制御信号の電位に応じて、上記ＬＥＤに印加する電圧の大きさを変更し、
    上記力率改善回路は、
    上記ＬＥＤに印加する電圧を２つの抵抗によって分圧する分圧回路と、
    上記分圧回路によって分圧された電圧に基づいて上記ＬＥＤに印加する電圧の大きさを変更する出力電圧調整回路と、を備え、
    上記制御信号生成回路は、上記分圧回路によって分圧された電圧を、上記制御信号に応じて変更する電圧変更回路を、さらに備えている、ことを特徴とするＬＥＤドライバ装置。
  4. 上記制御信号生成回路は、上記スイッチング素子のオン期間が短くなるほど高い電位を有する制御信号を生成し、
    上記力率改善回路は、上記制御信号の電位が高くなるほど、上記ＬＥＤに印加する電圧を小さくする、
    ことを特徴とする請求項２又は３に記載のＬＥＤドライバ装置。
  5. 上記制御信号生成回路は、
    上記スイッチング素子のオフ期間において一定の電圧値を有し、上記スイッチング素子のオン期間において所定の割合で上昇する電圧値を有する電圧信号を生成する発信回路と、
    上記発信回路が生成した電圧信号の電圧値と、所定の閾値とが入力されるコンパレータと、
    上記コンパレータの出力信号が入力され、上記制御信号を出力するローパスフィルタと、を備えている
    ことを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤドライバ装置。
  6. 請求項１から５の何れか１項に記載のＬＥＤドライバ装置を備えている、
    ことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
  7. 請求項１から５の何れか１項に記載のＬＥＤドライバ装置を備えている、
    ことを特徴とするテレビジョン受像機。
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